鐵路隧道淺埋下穿高速公路施工技術(shù)淺析

吳宇

摘 要：城市交通的迅猛發(fā)展使得城市中的鐵路、高速公路、高架橋等交通設(shè)施的數(shù)量越來越多。為了有效利用城市交通用地，出現(xiàn)立體交通設(shè)施的現(xiàn)象，公路和鐵路工程相交，因而施工情況更為復(fù)雜。本文將從鐵路隧道淺埋下穿高速公路施工技術(shù)中存在的難題進(jìn)行探討和研究，為以后的鐵路建設(shè)提供一些理論參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：鐵路隧道；淺埋；下穿高速公路；施工技術(shù)；研究

前 言

當(dāng)前交通運輸不管在資源還是空間方面都提出了新的要求，現(xiàn)在公路相互交叉、公路鐵路相互交叉、城市道路建設(shè)很多都采用了立體交叉形式，這種形式能夠節(jié)省交通用地，但是增加了施工技術(shù)的難度。在地質(zhì)條件復(fù)雜的施工環(huán)境中需要既能保證高速公路安全正常運行又要嚴(yán)格控制路面沉降，是現(xiàn)代鐵路、公路修建中碰到的難點。

1 淺埋暗挖施工技術(shù)

1.1 淺埋暗挖施工技術(shù)適用范圍

淺埋暗挖施工技術(shù)是隧道施工的技術(shù)，主要是在距離地表較近的地下進(jìn)行各種類型地下洞室暗挖施工。淺埋暗挖主要在以下環(huán)境中比較適合：①主要適用于在明挖法、盾構(gòu)法不適應(yīng)的條件下，比如埋深淺（最小覆跨比可達(dá)0.2）、地層巖性差（通常為第四紀(jì)軟弱地層）的情況下。②地層的巖性比較差，存在地下水；③周圍的環(huán)境比較復(fù)雜。在人、交通、管線較少或者建筑物密集的市中心或者特殊地質(zhì)區(qū)段，比如北京長安街下的地鐵修建工程，淺埋暗挖法顯示了巨大的優(yōu)越性。隨著淺埋暗挖的實踐探索的過程中，不斷擴(kuò)大了應(yīng)用范圍，現(xiàn)在適應(yīng)的地質(zhì)環(huán)境范圍越來越廣，到非第四紀(jì)地層、超淺埋（埋深已縮小到0.8m）、大跨度、上軟下硬、高水位等復(fù)雜地層及環(huán)境條件下的地下工程中都能適用。

信息化技術(shù)的發(fā)展使得淺埋暗挖法優(yōu)勢得到進(jìn)一步發(fā)展，淺埋暗挖技術(shù)有很強(qiáng)的兼容性，可以結(jié)合其他施工技術(shù)。現(xiàn)在淺埋暗挖法在實踐過程中形成了一套有效的設(shè)計和施工力量，在施工中優(yōu)化設(shè)計，實現(xiàn)不塌方、少沉降、安全施工等，還提高了施工質(zhì)量和速度，減小了地層損失而引起的地表移動變形等環(huán)境問題，最大限度降低施工對周邊環(huán)境的影響。這種施工方法為城市地下工程設(shè)計提供了良好的設(shè)計施工方法，不僅在地鐵修建中有著顯著的優(yōu)越性，在鐵路隧道下穿高速公路施工中也有重大的社會效益和環(huán)境效益。

1.2 淺埋暗挖施工技術(shù)施工步驟

1.2.1 地層加固

保持開挖面土體穩(wěn)定性是采用淺埋暗挖法的基本條件。在施工中為了不引起路面沉降或者塌方，需要加固地層。在地層中打入鋼管，然后注入水泥或化學(xué)漿液等建筑材料加固地層。地層加固后，進(jìn)行短進(jìn)尺開挖。一般每循環(huán)在0.5～1.0m左右。

1.2.2 超前支護(hù)

（1）超前大管棚支護(hù)

在隧道洞口設(shè)置大管棚能夠在較大地面集中荷載的隧道工程中防止地面過度沉降或者建筑物的過度傾斜。大管棚的支護(hù)施工技術(shù)較復(fù)雜，而且造價高，進(jìn)度慢，超前大管棚很多時候都和鋼拱架共同組合成棚架來防止隧道拱部出現(xiàn)坍塌，控制高速公路地表沉降。

（2）小導(dǎo)管超前支護(hù)

少數(shù)情況下，施工單位會在洞內(nèi)設(shè)置小導(dǎo)管來代替大管棚。此種工藝能夠在隧道周圍形成一個加固圈來提高圍巖自穩(wěn)能力，防止坍塌。因為工藝簡單、成效快，所以很多工程中在暗挖工程全線拱部及側(cè)壁等非特殊地段使用小導(dǎo)管超前支護(hù)。通常使用小導(dǎo)管外徑為42.5mm，管厚3.5mm，而且有400mm止?jié){段。

（3）某工程采用大管棚和小導(dǎo)管兩者結(jié)合的支護(hù)來保障隧道穩(wěn)定性。在隧道下穿高速公路段的拱部設(shè)置大管棚，管棚使用？準(zhǔn)159，長度18m的鋼筋，密度是3根/m，搭接長度也是3m。緯二路保證隧道不會穿頂，需要在管棚施工過程中將鉆孔外插角控制在2°左右。再使用？準(zhǔn)42的超前小導(dǎo)管設(shè)置在兩個鋼管之間來加強(qiáng)支護(hù)的力度，保證支護(hù)穩(wěn)定。

1.2.3 開挖過程

為了保證施工安全和質(zhì)量，在開挖前進(jìn)行實地考察，弄清施工環(huán)境的地質(zhì)情況，有必要的話進(jìn)行監(jiān)控測量。測量圍巖變形有沒有保持在設(shè)計允許的范圍內(nèi)，如果圍巖穩(wěn)定性達(dá)到了設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，則在混凝土澆筑前拆除中間支護(hù)系統(tǒng)，拆除長度要結(jié)合仰拱澆筑的長度來決定，一般為2～3m。

1.2.4 初期支護(hù)

初期支護(hù)要保證支護(hù)體系的支撐強(qiáng)度合一采用工字鋼架支撐、噴射混凝土、鋼筋網(wǎng)、等組成復(fù)合式初期支護(hù)系統(tǒng)，支護(hù)參數(shù)要比其他隧道同等級圍巖的參數(shù)高。在設(shè)置的過程中可以采用規(guī)格為？準(zhǔn)8，其間距為20cm×20cm，的鋼筋網(wǎng)來保障施工安全性。

2 明挖段施工技術(shù)

2.1 明挖法的優(yōu)勢

明挖是鐵路隧道施工常用的施工方法。明挖是在一定支護(hù)體系的保護(hù)下開挖基坑，然后在基坑內(nèi)施作地下工程主體結(jié)構(gòu)的施工方法，能夠快速組織人員、設(shè)備、材料、機(jī)械等進(jìn)行施工，便于控制、保證施工安全質(zhì)量和施工速度，具有適應(yīng)性強(qiáng)、施工期段、經(jīng)濟(jì)性強(qiáng)的優(yōu)點。因為明挖法的施工工序和作業(yè)面能夠進(jìn)行直觀觀察，所以可以邊施工邊檢查，能夠及時察覺安全隱患，根據(jù)施工動態(tài)定制安全措施。還能及時控制施工質(zhì)量和進(jìn)度，隨時調(diào)整。

2.2 明挖段施工技術(shù)步驟

2.2.1 開挖高速公路路基

路基開挖通常在隧道圓心1.5～1.6m的位置設(shè)置灌注樁頂面表格，從樁頂面的位置實施開挖。開挖邊線需要根據(jù)高速公路路基坡比來設(shè)置。

2.2.2 設(shè)置臨時施工平臺

臨時施工平臺能夠保證施工后續(xù)的各項工作，比如樁基施工、壓頂梁施工等。施工平臺要保證其質(zhì)量，需要保證合格的壓實度。使用專業(yè)的壓實設(shè)備，一般工程中采用挖掘機(jī)密排碾壓的方式來保證密實度。分層壓實，壓實厚度保持在30cm左右，碾壓次數(shù)平均超過20次，碾壓均衡，防止不規(guī)則沉降的出現(xiàn)。

2.2.3 樁基施工

為了防止各種因素影響樁基擴(kuò)孔、偏孔現(xiàn)象的出現(xiàn)，在施工前最好對樁位進(jìn)行準(zhǔn)確測量。樁位在測量時要結(jié)合適當(dāng)增大到隧道軸線的距離，樁長度需要結(jié)合樁頂標(biāo)高及原地面標(biāo)高，注樁的穩(wěn)定性確定需要結(jié)合入原狀土的深度。鋼筋搭接和損耗要求鋼筋用料的充分性，主筋之前保持20cm的距離，箍筋之間保持30cm的距離，并且預(yù)留鋼筋搭接長度，保證焊接質(zhì)量。

2.2.4 壓頂梁

壓頂梁是隧道初期支護(hù)的重要組成部分，一般采用混凝土或者鋼筋混凝土來增強(qiáng)砌體整體穩(wěn)定性或者鋼筋構(gòu)件的穩(wěn)定性。壓頂梁首先要測量防線，澆筑混凝土墊層，再使用鋼筋進(jìn)行綁扎，并且設(shè)立相應(yīng)的模板，最后澆筑成混凝土砌體。

3 結(jié)束語

雖然我國隧道施工技術(shù)已經(jīng)取得一定的成就，但是在地層結(jié)構(gòu)單一、施工環(huán)境復(fù)雜、覆蓋層較復(fù)雜的情況下，加上鐵路隧道中列車動荷載作用下，隧道施工還是有一定的困難。為了能夠保障施工安全和環(huán)境效應(yīng)，施工人員需要對各項施工條件進(jìn)行深入詳細(xì)分析，確保工程施工中隧道結(jié)構(gòu)的受力安全性，控制地面或者結(jié)構(gòu)物的沉降保證鐵路隧道和高速公路運行的雙重安全性能。

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